химический каталог




ТОРИЙ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ТОРИЙ (от имени бога грома Тора в сканд. мифологии; лат. Thorium) Th, радиоактивный химический элемент III гр. периодической системы, атомный номер 90, атомная масса 232,0381; относится к актиноидам. Стабильных изотопов не имеет. Известно 24 изотопа с мае. ч. 213-236. Наиб. долгоживущие изотопы 230Th (T1/27,5•104 лет, a-излучатель) и 232Th (T1/2 1,4•1010 лет, a-излучатель), являющийся родоначальником радиоактивного ряда 232Th. В природе распространен изотоп 232Th; содержание в земной коре 8•10-4% по массе, в морях и океанах 10-9 г/л, в каменных метеоритах 4•10 %. Известно около 120 минералов, из которых основные-торит ThSiO4, торианит (Th,U)O2; главный пром. источник -монацит (Се, La, Th) PO4 (до 12% ThO2). ТОРИЙ содержится также в ильменитовых, рутиловых, касситеритовых рудах и рудах РЗЭ. В природе встречается и 230Тh-один из продуктов распада U. Пром. запасы ТОРИЙ к нач. 1980-х гг. оценивались в 1 млн. т. Осн. месторождения расположены в Индии, Канаде, США, Норвегии, Бразилии.

Конфигурация внешний электронных оболочек атома 5f76s26p66d27s2; наиболее устойчивая степень окисления +4, реже + 2 и +3; электроотрицательность по Полингу 1,11; атомный радиус 0,1798 нм, ионный радиус Th4+ 0,0984 нм.

Свойства. ТОРИЙ-серебристо-белый пластичный металл. Известен в двух полиморфных модификациях: ниже 1360°С устойчива a-форма с гранецентрир. кубич. решеткой, а = 0,50842 нм; в интервале 1360-1750 °С устойчива b-fоr-ма с объемноцентрир. кубич. решеткой, a = 0,411 нм; DH перехода a : b 3,5 кДж/моль. Температура плавления 1750°С, температура кипения 4200 °С; плотность И,724 г/см3; 26,23 Дж/(моль•К); 14 кДж/моль,597 кДж/моль;51,83 Дж/(моль • К); уравения температурной зависимости давления пара: для металлического ТОРИЙ lgp(мм рт. ст.) = -28780/T+5,991 в интервале 1757-1956 К, для жидкого ТОРИЙ lgp(мм рт.ст.) = = -29770/T+ 6,024 в интервале 2020-2500 К; коэффициент линейного расширения 12,5•10-6 К-1 (298-1273 К); r 1,57 x x 10-3 Ом•см, температурный коэффициент r 3,6•10-3 К-1; теплопроводность 0,62 Вт/(см•К); модуль сдвига 28,1 ГПа, модуль упругости 703 МПа; коэффициент Пуассона 0,265; сверхпроводник ниже 1,4 К. Образует сплавы со многие металлами.

ТОРИЙ весьма реакционноспособен; порошкообразный-пиро-форен, тускнеет на воздухе, в кипящей воде покрывается пленкой ThO2. Быстро растворим в 6 М соляной кислоте, медленно-в разбавленый HF, HNO3, H2SO4 и конц. H2SO4, пассивируется конц. HNO3, не реагирует со щелочами. При нагревании ТОРИЙ в атмосфере Н2 при 400-600 °С образуется гидрид ThH2- темно-серые кристаллы с тетрагон. решеткой (а = 0,5734 нм, с = 0,4965 нм), плотя. 9,20 г/см3, 36,71 Дж/(моль•К), 50,73 Дж/(моль•К), разлагается водой, при действии растворов кислот выделяет Н2, при 900 °С в вакууме разлагается с образованием тонкодисперсного ТОРИЙ При нагревании ТОРИЙ с Н2 при 250-320 °С получают Th.Hi5-кристаллы с кубич. решеткой (а = 0,9116 нм), 51,32 ДжДмоль • К), 54,42 Дж/(моль • К). Св-ва некоторых соединений ТОРИЙ приведены в табл.

Диоксид ТiO2 имеет температура плавления 3350°С, температура кипения 4400 °С; плотность 10 г/см3; 61,76 ДжДмоль • К); —1226,4 кДж/моль; 65,23 Дж/(моль • К); уравение температурной зависимости давления пара: lgp(мм рт. ст.) =-3,16•104/T+7,20; реагирует с оксидами металлов при 600-800 °С, образуя двойные оксиды (тораты), например К2ТhO3, BaThO3, ThGeO4, ThTi2O6, Th3V4O16, ThM4O12 и Th2M2O9, где М = Nb, Та; устойчив к действию кислот и восстановителей; образуется при сгорании металла на воздухе, взаимодействие гидрида Th с О2 или Н2О при 100°С, прокаливании гидроксида, пероксида, нитрата, оксалата, карбоната и др. солей ТОРИЙ

Гидроксид Th(ОН)4 - аморфное вещество; устойчив при 260-450 °С, выше 470 °С превращаются в ThO2; растворим в воде (5•10-7 моль/л); получают взаимодействие солей ТОРИЙ с растворами щелочей при рН 3,5-3,6.

Мононитрид ThN (температура плавления 2630°С) получают при взаимодействии металлического ТОРИЙ с NH3 или ThO2 с Mg в атмосфере N2. Нитрид Th2N3 синтезирован при взаимодействии ThH2 с NH3 или N2 при 1000°С; устойчив в атмосфере N2 при 1730°С; при 1500°С в вакууме выделяет N2 с образованием ThN2.

Монокарбид ThC имеет т. пл. 2625 °С; 45,14 Дж/(моль • К); -125,5 кДж/моль; 57,93 Дж/(моль • К); получают взаимодействие металлического ТОРИЙ со стехиометрич. количеством С. Дикарбид ThC2 существует в трех полиморфных модификациях: при комнатной температуре устойчива a-форма с моноклинной решеткой, в интервале 1430-1480 °С-р-форма с тетрагон. решеткой, выше 1480°С-g-форма с кубич. решеткой; температура плавления 2655 °С, температура кипения 5000 °С; 53,63 Дж/(моль • К); — 125,5 кДж/моль; 68,46 Дж/(моль • К); разлагается водой и разбавленый кислотами с образованием углеводородов, на воздухе окисляется при 600-700 °С до ThO2; получают взаимодействие металлического ТОРИЙ с избытком углерода или восстановлением ТhО2 углеродом при 1500°С.

Тетрагалогениды ТhНа14 получают при нагревании металлич. Th, ThH2, ThC2 или ThO2 при 300-400 °С с соответствующим На12 или HHal. Тетрафторид ThF4 имеет температура плавления 1100°С, температура кипения 1650 °С; плотность 5,71 г/см3; 110,709 Дж/(моль •К); -209,785 кДж/моль; 142,047 Дж/(моль•К); уравение температурной зависимости давления пара lgp (мм рт.ст.)= — 16860/Г+ 9,105; растворим в воде (0,17 мг/л); образует кристаллогидраты. Тетра-хлорид ThCl4 имеет температура плавления 770°С, температура кипения 921 °С; 120,290 Дж/(моль•К); — 118,616 кДж/моль; 190,372 Дж/(моль•К); уравение температурной зависимости давления пара в интервале 296-1023 К lgp (мм рт. ст.) = = -11612/T + 10,098; растворим в воде (55,61% по массе при О °С), низших спиртах, эфирах, ацетоне, не растворим в жидком Сl2, CS2, CCl4, С6Н6; гигроскопичен, образует гидраты с 2, 4, 7 и 12 молекулами воды. Тетрабромид ThBr4 имеет температура плавления 679 °С, температура кипения 857 °С; плотность 5,69 г/см3; 125,19 Дж/(моль • К); - 964,412 кДж/моль; 228,028 Дж/(моль • К); уравение температурной зависимости давления пара lgр (мм рт.ст.)= — 9628/Т+8,85; образует гидраты с 7, 8, 10 и 12 молекулами воды, сольваты-с NH3, аминами, ацетонитрилом, трифенилфосфиноксидом. Тетраиодид ThI4 имеет температура плавления 566°С, температура кипения 837°С; 126,650 Дж/(моль•К); -670,695 кДж/моль; 255,224 Дж/(моль • К); уравение температурной зависимости давления пара lgp (мм рт. ст.) = — 6893/T + 9,09; разлагается с выделением I2 при нагревании и действии света, хорошо растворим в воде с образованием гидратов.

Бориды ThB4 и ThB6 получены взаимодействие ThO2 и В при нагревании, дисилицид ThSi2 -нагреванием ThO2 с Si, дисульфид ТhS2-р-Цией H2S с галогенидами или гидридами ТОРИЙ, серы с металлическим ТОРИЙ или ThСl2 и CS, с ThO2, д нее лени д ThSe2-взаимодействие Th и Se при 700 °С; фосфиды ThP4 и Тh3Р4-при нагревании ThCl4 с парами P или ThH2 с РН3.

Стандартный окислит. потенциал для Тh0/Тh4+ 1,9 В. В водных растворах ТОРИЙ существует обычно в степени окисления +4, в комплексных соединений, как правило, степень окисления +2 и +3. Ионы ТОРИЙ в растворе склонны к гидролизу с образованием гидроксо-ионов [Th(OH)3]+, [Th2(OH)2]6+, [Th4(OH)12]4+ и комплексообразованию. Известны комплексы ТОРИЙ в растворах с фторид-, иодат-, бромат-, нитрат-, хлорид-, хлорат-, сульфат-, сульфит-, карбонат-, фосфат-, пирофосфат-, молибдат-ионами, с анионами органическое кислот (муравьиной, уксусной, щавелевой, винной и др.). ТОРИЙ образует устойчивые хелаты с 1,3-дикетонами, купфероном и 8-гид-роксихинолином, которые не растворим в воде, но растворим в органических растворителях.

Получение. При выделении ТОРИЙ монапитовые концентраты подвергаются сернокислотному или щелочному вскрытию. Для отделения сопутствующих элементов (РЗЭ и др.) используют экстракцию (с трибутилфосфатом) и сорбцию. ТОРИЙ выделяют в виде ThO2, ThCl4 либо ThF4 (получают соответственно хлорированием или фторированием ThO2). Металлический ТОРИЙ получают из ThO2, ThF4 или ThCl4 восстановлением Са, Mg или Na при 900-1000 °С, электролизом ThF4 или KThF5 в расплаве галогенидов щелочных металлов при 800 °С и плотности тока на графитовом аноде 0,5 А/дм2.

Применение. ТОРИЙ используют для легирования магниевых и др. сплавов, как геттер при изготовлении электроламп. ThO2-огнеупорный материал, компонент катализаторов, перспективное ядерное топливо в уран-то-риевых реакторах, в которых 232Тh превращаются в 233U по реакции:

Изотоп 230Th-источник

a-излучения, 228Th используют для получения торона (220Rn), а изотопы 234Тh и 229Th-изотопные индикаторы. См. также Ядерный топливный цикл.

Токсичен, ПДК 0,05 мг/м3.

Впервые ТОРИЙ выделен И. Берцелиусом в 1828 из минералов, известных теперь как ториты.

Лит • Торий, пер. с англ., М., 1962; Chemistry of the actinide elements, 2 ed., v. 1 -2, L.-N.Y., 1986. Б.Ф. Мясоедов.

Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
мяч футбольный для отработки техники ударов winner technics
фурнитура кухня латунь
хай энд аппаратура
Фирма Ренессанс: купить крыльцо деревянное - оперативно, надежно и доступно!

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.11.2017)